برای استفاده کامل از مزایای نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره و همچنین استفاده عملی از کاربردهای بالقوه این مواد، عامل‌دار کردن شیمیایی آنها ضروری است. برای بهبود انحلال‌پذیری این مواد در حلال‌های آبی و غیرآبی و همچنین تسهیل فراوری آنها تغییرات شیمیایی مورد نیاز است.
مطالعه عامل‌دار کردن شیمیایی نانولوله‌های کربنی
نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره (SWCNT) به داشتن ویژگی‌های خارق‌العاده مکانیکی، اُپتیکی و الکتریکی معروف بوده و در زمینه‌های مختلف علم و فناوری از جمله شیمی، فیزیک، مواد، مهندسی و علوم زیستی مورد توجه قرار گرفته‌اند. از کاربردهای بالقوه این مواد می‌توان به کامپوزیت‌های رسانا و مستحکم، ابزارهای ذخیره انرژی، حسگرها، ابزارهای نشر زمینه و قطعات الکترونیکی نانومقیاس همچون ترانزیستورها، دیودها، گیت‌های منطقی و بیت‌های حافظه اشاره کرد.
برای استفاده کامل از مزایای نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره و همچنین استفاده عملی از کاربردهای بالقوه این مواد، عامل‌دار کردن شیمیایی آنها ضروری است. برای بهبود انحلال‌پذیری این مواد در حلال‌های آبی و غیرآبی و همچنین تسهیل فراوری آنها این تغییرات شیمیایی مورد نیاز است. به طور معمول عامل‌دار کردن شیمیایی نانولوله‌های کربنی یا از طریق ایجاد پیوندهای کوالانسی میان گروه‌های عاملی مختلف با سطح این نانولوله‌ها و یا از طریق جذب غیرکووالانسی این گروه‌های عاملی به سطح این ساختارهای نانومقیاس صورت می‌پذیرد. ایجاد پیوندهای کوالانسی میان گروه‌های عاملی با نانولوله‌های کربنی بسیار نویدبخش است، زیرا اتصال ایجاد شده بسیار محکم است. با این حال اگر این عامل‌دار کردن کووالانسی در سطح وسیعی صورت پذیرد، می‌تواند ویژگی‌های الکتریکی و مکانیکی نانولوله‌ها را تغییر دهد، بنابراین کنترل میزان عامل‌دار شدن شیمیایی عموماً از اهمیت بالایی برخوردار است.
نتایج برگشت‌پذیر
در مطالعه‌ای که اخیراً روی عامل‌دار کردن نانولوله‌های شیمیایی صورت گرفته است، پژوهشگران انگلیسی اتصال حلقه‌های آروماتیک شش‌ضلعی به سطح نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره را با استفاده از طیف‌سنجی فتوالکترون اشعه ایکس و ماورای بنفش، و مطالعات ریزساختار جذب اشعه ایکس نزدیک لبه (NEXAFS) مورد بررسی قرار داده‌اند. داده‌های حاصل از NEXAFS و نشر فوتونی لایه ظرفیت نشان داد که ساختار الکترونی نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره هنگام عامل‌دار کردن کووالانسی تغییر می‌یابد. در این بررسی‌ها مشاهده شد که حالت الکترونی π که مسئول رسانایی الکتریکی در مواد نانولوله‌ای است، تحت فشار قرار گرفته و فعالیت آن کاهش می‌یابد. این امر باعث می‌شود که مقاومت الکتریکی نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره‌ی تغییر یافته شیمیایی افزایش یابد. همچنین مشاهده شد که اگر ماده حاصل را در زیر خلأ شدید تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت دهیم، تغییر ایجاد شده در ساختار الکترونی آن به حالت اولیه بازمی‌گردد.
این محققان در حال حاضر انواع دیگر تغییرات کووالانسی و غیرکووالانسی را مطالعه کرده و چگونگی تأثیر این پیوندها را روی ویژگی‌های الکتریکی نانولوله‌ها و رسانایی کل فیلم نازک حاصل از این مواد بررسی می‌کنند. این واقعیت که تغییر ایجاد شده در ویژگی‌های الکتریکی نانولوله‌ها برگشت‌پذیر است، می‌تواند راه‌های جدیدی برای فراوری و آرایش این مواد نانوساختار باز کند.
